西安交大科研人员在高效稳定钙钛矿光伏技术领域取得效率认证重要进展

有机无机杂化钙钛矿材料具有可调的光学带隙、高光吸收系数、低激子解离能等优异的光电特性，近年来在光伏领域得到广泛的应用研究，然而对于钙钛矿太阳能电池将来走向应用还有一定的距离，需要更高的光电转换效率和更好的工作稳定性。大量研究表明，为获得更高的光电转换效率，需要降低钙钛矿薄膜的内部缺陷，如I空位，Pb不饱和配位等。这些缺陷往往在钙钛矿薄膜的溶液制备和热退火过程中产生，主要集中在钙钛矿薄膜的晶界及表面。

针对以上关键问题，西安交通大学吴朝新团队和合作者香港城市大学任广禹团队合作开发了一种低维类钙钛矿钝化层表面修饰钙钛矿吸光层的方法，有效降低了钙钛矿薄膜晶界和表面处的缺陷态密度。这种一维（1D）和零维（0D）的类钙钛矿，本身具有低的缺陷态密度，同时其晶格抗畸变能力较高。在与底层钙钛矿结合生长时，可进行晶格匹配生长，实现了Pb-I的键合，有效地降低表面的I空位和Pb不饱和配位缺陷密度。通过这种工艺，实现了认证效率24.18%，实验室效率24.49%。同时，得益于低维类钙钛矿的高湿热稳定性，最终钙钛矿器件的稳定性也得到大幅提升，最大功率连续光照输出800h后，还可保持初始效率的90%。这项工作表明，可在钙钛矿上实现晶格匹配生长的、丰富的低维类钙钛矿为高效稳定的钙钛矿器件设计提供了更广泛的选择，为未来设计兼具高效且高稳定钙钛矿器件提供了一个具有参考价值的新策略。

该项工作近期以《基于低维钙钛矿框架钝化的高效稳定钙钛矿太阳能电池》（Highly efficient and stable perovskite solar cellsenabled by low-dimensional perovskitoids）为题发表于国际知名期刊《科学进展》(Science Advances)。第一作者为课题组博士生陈今波。西安交通大学电信学部电子学院董化副教授、李璟睿特聘研究员、吴朝新教授以及香港城市大学任广禹教授为共同通讯作者。西安交通大学为第一作者单位。该工作得到国家自然科学基金和科技部重点研发计划项目的支持。论文的表征及测试也得到了西安交通大学分析测试共享中心（刘佳梅老师）以及西安交通大学国际电介质中心（路璐老师）的支持。

吴朝新教授团队长期研究新型功能材料的“光-电”与“电-光”物理机制及其器件应用如太阳能电池与发光二极管，近期有多项重要成果发表于国际顶级期刊《焦耳》《美国化学会志》《先进材料》《先进功能材料》《德国应用化学》等，更多研究内容见吴朝新教授主页：http://zhaoxinwu.gr.xjtu.edu.cn。

文章链接：https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.abk2722